JP2017093212A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電装置に接続される単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路と、蓄電池に接続される非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路とを備えた電力変換装置であって、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路内の各種素子の状態を、故障を波及させることなく診断できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１０の診断ユニット１８は、発電装置（太陽電池アレイ６０）からの電流に基づき、降圧用スイッチング素子３６及び／又は昇圧用ダイオード３７がオープン故障しているか否かを判断し、降圧用スイッチング素子３６及び／又は昇圧用ダイオード３７がオープン故障していると判断した場合には、オンオフ制御による昇圧用スイッチング素子３４のオープン故障判定を行うことなく終了する診断処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置と蓄電池とに接続される電力変換装置に関する。

太陽電池アレイと蓄電池とを接続可能なパワーコンディショナが開発されている。そのようなパワーコンディショナは、通常、太陽電池アレイの出力電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を交流に変換するためのインバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータ又はインバータと蓄電池との間で電力を授受するための双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えている（特許文献１〜３参照）。

そして、太陽電池アレイと蓄電池とを接続可能なパワーコンディショナには、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えたもの（特許文献１参照）と、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えたものとが存在している。

特開２０１４−１１０７１７号公報 特開２０１５−６１１７号公報 特開２０１４−１２８１６４号公報

蓄電池が、大電流を出力可能な装置であることに加え、トランスにて入出力が絶縁されていない非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、コンバータ内の昇圧用、降圧用の各スイッチング素子が比較的に故障しやすいものとなっている。従って、太陽電池アレイと蓄電池とを接続して使用する、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられたパワーコンディショナでは、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ内の各素子（通常、スイッチング素子）の故障が比較的に生じやすい。

そのため、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ内の各素子が正常な状態にあることを診断処理により確認してから、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの運転を開始したい。ただし、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに昇圧動作や降圧動作を行わせるという診断処理では、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ内の一方のスイッチング素子の故障が他方のスイッチング素子に波及してしまうこともある。

上記のような問題は、太陽電池アレイ等の発電装置に接続される単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路と、蓄電池に接続される非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路とを備えた装置であれば、生じるものである。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電装置に接続される単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路と、蓄電池に接続される非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路とを備えた電力変換装置であって、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路内の各種素子の状態を、故障を波及させることなく診断できる電力変換装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、
発電装置の出力電圧が入力される入力端子対と、直流負荷に接続される出力端子対と、スイッチング素子とを備え、前記スイッチング素子をオンオフ制御すると、前記入力端子対からの入力電圧を昇圧して前記出力端子対から出力する単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路と、
昇圧される電圧の入力端子対であると共に降圧された電圧の出力端子対である第１入出力端子対と、降圧される電圧の入力端子対であると共に昇圧された電圧の出力端子対である第２入出力端子対と、前記第１入出力端子対に並列接続された平滑コンデンサと、昇圧動作時にオンオフ制御される昇圧用スイッチング素子と、降圧動作時にオンオフ制御される降圧用スイッチング素子と、前記昇圧用スイッチング素子の両端に並列接続された降圧用ダイオード、前記降圧用スイッチング素子の両端に並列接続された昇圧用ダイオードを含み、前記第２入出力端子対が前記単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記出力端子対に並列接続された非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路と、
蓄電池と前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記第１入出力端子対との間を接続する接続部であって、前記蓄電池と前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路との間の接続状態を、前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の平滑コンデンサの両端間の電圧であるコンデンサ電圧が前記蓄電池の出力電圧に依存しない第１状態と、前記コンデンサ電圧が前記蓄電池の出力電圧に依存する第２状態とに制御可能な接続部と、
前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記昇圧用スイッチング素子及び前記昇圧用スイッチング素子、前記単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記昇圧用スイッチング素子のいずれもがオフとなっているときに、診断処理を行う診断ユニットと、を備える。
そして、本発明の電力変換装置の診断ユニットは、診断処理として、前記接続部によって前記蓄電池と前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路との間の接続状態が前記第１状態に制御されている状況下において、前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがショート故障していないことを確認した後、前記降圧用スイッチング素子のオンオフ制御で前記コンデンサ電圧を上昇させることが出来るか否かを検査することにより前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがオープン故障しているか否かを判断し、前記降圧用スイッチング素子及び前記昇圧用ダイオードがオープン故障していないと判断した場合には、前記昇圧用スイッチング素子のオンオフ制御で前記コンデンサ電圧が減少するか否かを検査する検査処理により前記昇圧用スイッチング素子がオープン故障しているか否かを判断し、前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがオープン故障していると判断した場合には、前記検査処理を行うことなく終了する処理を行う。

すなわち、本発明の電力変換装置の診断ユニットが行う診断処理は、発電装置からの電流に基づいて、降圧用スイッチング素子、昇圧用ダイオードのいずれもがオープン故障していないと判断した場合には、検査処理（昇圧用スイッチング素子のオンオフ制御）により昇圧用スイッチング素子がオープン故障しているか否かを判断するが、降圧用スイッチング素子及び／又は昇圧用ダイオードがオープン故障していると判断した場合には、検査処理を行うことなく、終了する処理となっている。そして、降圧用スイッチング素子、昇圧用ダイオードの双方がオープン故障している状態で昇圧用スイッチング素子をオンオフすると、昇圧用スイッチング素子が故障することがある。従って、本発明の電力変換装置（診断ユニットが行う診断処理）によれば、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路内の各種素子の状態を、故障を波及させることなく診断することが出来る。

本発明の電力変換装置に接続される蓄電池の出力電圧が発電装置の出力電圧を超える場合には、診断処理を、『前記状況下において、前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記降圧用スイッチング素子のオンオフ制御及び単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記スイッチング素子のオンオフ制御で前記コンデンサ電圧を前記蓄電池の出力電圧よりも大きくできるか否かを検査することにより前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがオープン故障しているか否かを判断する処理』としておけば良い。本発明の電力変換装置に接続される蓄電池の出力電圧が発電装置の出力電圧を超えない場合にも、診断
処理として、『前記状況下において、前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記降圧用スイッチング素子のオンオフ制御及び単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記スイッチング素子のオンオフ制御で前記コンデンサ電圧を前記蓄電池の出力電圧よりも大きくできるか否かを検査することにより前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがオープン故障しているか否かを判断する処理』を採用しても良い。

本発明の電力変換装置を、『前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路が、過度量の電流が流れることを防止するためのサーキットブレーカー及び／又はヒューズを介して前記蓄電池と接続されており、前記診断処理が、まず、前記診断処理開始時の前記コンデンサ電圧に基づき、前記昇圧用スイッチング素子及び／又は降圧用ダイオードがショート故障しているか否かを判断し、前記昇圧用スイッチング素子及び／又は降圧用ダイオードがショート故障していると判断した場合には終了する処理である』装置として実現しても良い。

また、本発明の電力変換装置を、『前記第１状態が、前記蓄電池からの電流が前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路にダイオードを介して流入する状態であり、前記第２状態が、前記蓄電池からの電流が当該ダイオードを介さずに前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路に流入する状態である』装置として実現しても、『前記第１状態が、前記蓄電池からの電流が前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路に流入しない状態であり、前記第２状態が、前記蓄電池からの電流が前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路に流入する状態である』しても良い。

本発明の電力変換装置を、『前記直流負荷としてのＤＣ／ＡＣ変換回路をさらに備える』装置として実現しても良い。

本発明によれば、発電装置に接続される単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路と、蓄電池に接続される非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路とを備えた電力変換装置であって、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路内の各種素子の状態を、故障を波及させることなく診断できる電力変換装置を提供することが出来る。

図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の構成及び使用形態の説明図である。 図２は、初期状態の説明図である。 図３は、実施形態に係る電力変換装置の制御ユニットが実行する診断処理の流れ図である。 図４は、実施形態に係る電力変換装置の変形例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１０の構成及び使用形態の説明図を示す。

本実施形態に係る電力変換装置１０は、太陽電池アレイ６０と、蓄電池６２と、系統６６及び交流負荷６４とに接続されて使用されるパワーコンディショナである。図示してあるように、電力変換装置１０は、単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１１、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３、連系リレー１４、制御ユニット１８等を備えている。

ＤＣ／ＡＣ変換回路１３は、直流電圧を交流電圧に変換する回路である。連系リレー１４は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３と交流負荷６４及び系統６６との間の電気的接続をオンオフするためのリレーである。

単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１１は、コンデンサ２２とリアクトル２３とスイッチング素子２４（本実施形態では、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）とダイオー
ド２５とを組み合わせた昇圧チョッパ回路である。この単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の一対の入力端子２１には、太陽電池アレイ６０の出力電圧が入力されている。また、単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の一対の出力端子２６には、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３が接続されており、単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１１とＤＣ／ＡＣ変換回路１３との間を接続する２電路間には、コンデンサ２８と、当該２電路間の電圧ＤＤＶを測定するための電圧センサ５１とが配置されている。

双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２は、昇圧チョッパ回路に降圧チョッパ回路としての機能を持たせた非絶縁型ＤＣ／ＤＣ変換回路である。図示してあるように、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２は、昇圧される電圧の入力端子対であると共に降圧された電圧の出力端子対である一対の第１入出力端子３１と、降圧される電圧の入力端子対であると共に昇圧された電圧の出力端子対である一対の第２入出力端子３８とを備える。双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２は、一対の第１入出力端子３１に並列接続された平滑コンデンサ３２、リアクトル３３、昇圧動作時にオンオフ制御される昇圧用スイッチング素子３４、及び、降圧動作時にオンオフ制御される降圧用スイッチング素子３６も備える。尚、図示してあるように、本実施形態に係る電力変換装置１０の昇圧用スイッチング素子３４、降圧用スイッチング素子３６は、いずれも、ＩＧＢＴである。

さらに、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２は、昇圧用スイッチング素子３４の両端に並列接続された、降圧動作時に電流経路として機能する降圧用ダイオード３５と、降圧用スイッチング素子３６の両端に並列接続された、昇圧動作時に電流経路として機能する昇圧用ダイオード３７とを備える。

また、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２内には、平滑コンデンサ３２の両端間の電圧Ｖ２を測定するための電圧センサ５２が設けられている。そして、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の一対の第２入出力端子３８は、単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の一対の出力端子２６に並列接続されている。

双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の一対の第１入出力端子３１は、サーキットブレーカー１５、ヒューズ１６、リレー４１、ダイオード４２、突入防止抵抗４３等からなる接続部１７を介して、蓄電池６２に接続される。

サーキットブレーカー１５は、定格量より多い所定量の電流が流れると遮断動作をするブレーカーである。接続部１７には、このサーキットブレーカー１５の、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２側の端子間の電圧Ｖ１を測定するための電圧センサ５３が設けられている。

ヒューズ１６は、定格量より多い所定量が流れると溶断するヒューズである。本実施形態の電力変換装置１０では、過度量の電流が流れて、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２が故障することや双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の故障箇所が増えることがヒューズ１６及びサーキットブレーカー１５により防止される。

リレー４１とダイオード４２と突入防止抵抗４３とからなる回路は、サーキットブレーカー１５の投入時に発生する突入電流を抑制するための突入電流抑制回路である。この突
入電流抑制回路の機能については後述する。

制御ユニット１８は、電力変換装置１０内の各部（リレー、スイッチング素子）を統合的に制御するユニットである。制御ユニット１８は、マイクロコントローラ、ゲートドライバ等から構成されており、制御ユニット１８には、上記した電圧センサ５１〜５３に加えて、蓄電池６２の出力電圧Ｖbatを測定するための電圧センサ５４が電気的に接続され
ている。また、制御ユニット１８には、表示装置（図示略；本実施形態では、液晶パネル）も電気的に接続されている。

以下、電力変換装置１０の構成及び機能をさらに具体的に説明する。

まず、突入電流抑制回路（リレー４１とダイオード４２と突入防止抵抗４３とからなる回路）について説明する。

突入電流抑制回路のリレー４１は、制御ユニット１８によりオン／オフ状態が制御されるリレーである。そして、電力変換装置１０は、電源が投入されていない場合（電源スイッチがオフとなっている場合）には、リレー４１及び連系リレー１４がオフで、装置内の全スイッチング素子がオフとなる装置として構成されている。

また、電力変換装置１０の設置時には、通常、サーキットブレーカー１５がオフで、電源が投入されていない電力変換装置１０に、太陽電池アレイ６０と蓄電池６２とが接続される。そして、サーキットブレーカー１５、電力変換装置１０の電源スイッチが、この順にオンとされる。ただし、電力変換装置１０に蓄電池６２を接続してサーキットブレーカー１５をオンした後に、電力変換装置１０に太陽電池アレイ６０を接続してから、電力変換装置１０の電源スイッチをオンとされる場合もある。

電力変換装置１０のサーキットブレーカー１５がオンされると、蓄電池６２からの電流は、ダイオード４２及び突入防止抵抗４３を介して非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２に流入する。そのため、サーキットブレーカー１５がオンされると、過大な電流が流れ込むことなく、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の平滑コンデンサ３２が充電される。

そして、制御ユニット１８は、電力変換装置１０の電源スイッチがオンとされるとリレー４１をオンとするように構成（プログラミング）されている。そのため、電力変換装置１０の電源スイッチがオンとされると、図２に示した状態、すなわち、リレー４１がオンとなっており、連系リレー１４がオフとなっている状態が形成される。尚、各スイッチング素子に対する制御はまだ開始されていない。従って、この状態（以下、初期状態と表記する）は、各スイッチング素子がオフとなっている状態である。

以下、制御ユニット１８の機能をさらに具体的に説明する。
本実施形態に係る電力変換装置１０の制御ユニット１８は、或る種の異常を検出した際にも、上記初期状態を形成する。そして、制御ユニット１８は、初期状態となった場合、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２内の各種素子を診断するための診断処理を開始する。

制御ユニット１８が実行する診断処理は、図３に示した手順の処理である。

すなわち、初期状態となったため、この診断処理を開始した制御ユニット１８は、まず、Ｖ２≒Ｖｂａｔが成立しているか（Ｖ２がＶｂａｔとほぼ等しい電圧となっているか）否かを判断する（ステップＳ１０１）。尚、このステップＳ１０１におけるＶ２は、電圧
センサ５２により測定された電圧でなければならない。また、ステップＳ１０１におけるＶｂａｔは、電圧センサ５４により測定された電圧であることが好ましいが、蓄電池６２の通常の出力電圧として予め設定されている電圧であっても良い。

Ｖ２≒Ｖｂａｔが成立していなかった場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、制御ユニット１８は、昇圧用スイッチング素子３４及び／又は降圧用ダイオード３５がショート故障している可能性がある旨のエラーメッセージを表示装置に表示する（ステップＳ１１１）。そして、制御ユニット１８は、この診断処理（図３の処理）を終了して、修理業者等による双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２内の各素子のより詳細なチェックや双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の修理が行われるのを待機する状態となる。

ここで、上記内容の処理がステップＳ１０１及びＳ１１１で行われるようにしている理由を説明しておくことにする。

電力変換装置１０の回路構成（図２参照）から明らかなように、サーキットブレーカー１５がオフとなっておらず、ヒューズ１６が溶断していない場合、Ｖ２とＶｂａｔとがほぼ等しくなる。一方、サーキットブレーカー１５がオフとなっているか、ヒューズ１６が溶断している場合には、Ｖ２は、Ｖｂａｔとは大きく異なる電圧（通常、ほぼ０Ｖ）となる。従って、Ｖ２とＶｂａｔとを比較することにより、サーキットブレーカー１５がオフとなっている（又は、ヒューズ１６が溶断している）か否かを判断することが出来る。

そして、サーキットブレーカー１５がオフとなっている状態や、ヒューズ１６が溶断している状態では、蓄電池６２を正常に利用することが出来ない。また、サーキットブレーカー１５がオフとなった（又はヒューズ１６が溶断した）以上、電力変換装置１０内で何らかの問題が発生していることが考えられる。そして、電力変換装置１０は、昇圧用スイッチング素子３４及び／又は降圧用ダイオード３５のショート故障に因り、サーキットブレーカー１５がオフとなる／ヒューズ１６が溶断することが多い装置となっているため、上記内容の処理がステップＳ１０１及びＳ１１１で行われるようにしているのである。

Ｖ２≒Ｖｂａｔが成立していた場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、制御ユニット１８は、オフ状態をとるようにリレー４１を制御する（ステップＳ１０２）。尚、リレー４１をオフとしているのは、平滑コンデンサ３２の両端間の電圧Ｖ２が蓄電池６２の出力電圧Ｖbatに依存しない状態（電圧Ｖ２を、Ｖbat以上の電圧に制御可能な状態）を形成するためである。

また、ステップＳ１０２にて、制御ユニット１８は、ＤＤＶが上昇するように、単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１１内のスイッチング素子２４を制御するＤＤＶ上昇制御を開始する。より具体的には、制御ユニット１８は、ＤＤＶが所望電圧となるデューティ比でスイッチング素子２４をオンオフさせるためのＤＤＶ上昇制御を開始する。尚、ステップＳ１０２にて開始されるＤＤＶ上昇制御は、Ｖｂａｔより高い電圧までＤＤＶが上昇することになる制御であれば良い。

ステップＳ１０２の処理を終えた制御ユニット１８は、ＤＤＶ上昇制御を行いながら、Ｖ２が、上昇させたＤＤＶとほぼ等しくなったか否かを判断する（ステップＳ１０３）。電力変換装置１０の回路構成（図１参照）から明らかなように、Ｖ２が、上昇させたＤＤＶとほぼ等しくなるのは、降圧用スイッチング素子３６及び／又は昇圧用ダイオード３７がショート故障している場合である。そのため、制御ユニット１８は、Ｖ２が、上昇させたＤＤＶとほぼ等しくなった場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）には、ＤＤＶ上昇制御を終了する（ステップＳ１１２）ことにより、スイッチング素子２４をオフにする。また、制御ユニット１８は、降圧用スイッチング素子３６及び／又は昇圧用ダイオード３７がシ
ョート故障している可能性がある旨のエラーメッセージを表示装置に表示する（ステップＳ１１２）。そして、制御ユニット１８は、この診断処理を終了して、修理業者等による双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２内の各素子のより詳細なチェックや双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の修理が行われるのを待機する状態となる。

一方、Ｖ２が、上昇させたＤＤＶとほぼ等しくならなかった場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、制御ユニット１８は、Ｖ２が上昇するように、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の降圧用スイッチング素子３６を制御するＶ２上昇制御を開始する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４にて開始されるＶ２上昇制御は、Ｖ２が、ＶbatとＤＤＶの間の電
圧Ｖａまで上昇することになる制御であれば良い。

ステップＳ１０４の処理を終えた制御ユニット１８は、ＤＤＶ上昇制御及びＶ２上昇制御を行いながら、Ｖ２が上昇したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。昇圧用スイッチング素子３４及び降圧用ダイオード３５の双方がオープン故障していなければ、ＤＤＶ上昇制御及びＶ２上昇制御を行うことにより、Ｖ２は上昇する。従って、Ｖ２が上昇しない場合、昇圧用スイッチング素子３４及び／又は降圧用ダイオード３５がオープン故障していると判断することが出来る。

そのため、Ｖ２が上昇しなかった場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、制御ユニット１８は、ＤＤＶ上昇制御及びＶ２上昇制御を終了して、昇圧用スイッチング素子３４及び／又は降圧用ダイオード３５がオープン故障している可能性がある旨のエラーメッセージを表示装置に表示する（ステップＳ１１３）。そして、制御ユニット１８は、この診断処理を終了して、修理業者等による双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２内の各素子のより詳細なチェックや双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の修理が行われるのを待機する状態となる。

一方、Ｖ２が上昇した場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、制御ユニット１８は、Ｖ２上昇制御及びＤＤＶ上昇制御を終了して、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の昇圧用スイッチング素子３４を、ＶbatとＶａの間の電圧になるように、オンオフ制御する（ステップ
Ｓ１０６）。その後、制御ユニット１８は、Ｖ２が減少したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。

Ｖ２上昇制御及びＤＤＶ上昇制御を終了して、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の昇圧用スイッチング素子３４をオンオフ制御すると、昇圧用スイッチング素子３４がオープン故障していない場合には、Ｖ２が減少していく。一方、昇圧用スイッチング素子３４がオープン故障している場合には、上記制御を行っても、Ｖ２は殆ど減少しない。従って、Ｖ２が減少しないか減少するかにより、昇圧用スイッチング素子３４がオープン故障しているか否かを判断することが出来る。

そのため、Ｖ２が減少しなかった場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、制御ユニット１８は、昇圧用スイッチング素子３４がオープン故障している可能性がある旨のエラーメッセージを表示装置に表示する（ステップＳ１１４）。そして、制御ユニット１８は、この診断処理を終了して、修理業者等による双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２内の各素子のより詳細なチェックや双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２の修理が行われるのを待機する状態となる。

一方、Ｖ２が減少した場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、制御ユニット１８は、この診断処理を終了する。そして、診断処理を終了した制御ユニット１８は、リレー４１及び連系リレー１４をオンにしてから、通常の制御を開始する。

以上、説明したように、電力変換装置１０の診断ユニット１８が行う診断処理は、降圧
用スイッチング素子３６、昇圧用ダイオード３７の双方がオープン故障していないと判断した場合には、昇圧用スイッチング素子３４のオンオフ制御により昇圧用スイッチング素子３４がオープン故障しているか否かを判断するが、降圧用スイッチング素子３６及び／又は昇圧用ダイオード３７がオープン故障していると判断した場合には、昇圧用スイッチング素子３４のオンオフ制御を行うことなく、エラーメッセージを表示して終了する処理となっている。従って、診断ユニット１８が行う診断処理によれば、故障を波及させることなく診断することができる。

具体的には、例えば、電力変換装置１０の双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２内の昇圧用スイッチング素子３４が正常であることか否かを、昇圧用スイッチング素子３４のオンオフ制御により行う診断処理を考える。この診断処理を、降圧用スイッチング素子３６と昇圧用ダイオード３７の双方がオープン故障している状態で行うと、昇圧用スイッチング素子３４側から単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１１側への電流の逃げ道がないため、昇圧用スイッチング素子３４に過電圧が印加されて昇圧用スイッチング素子３４が故障する虞がある。一方、診断ユニット１８が行う診断処理は、上記したように、降圧用スイッチング素子３６と昇圧用ダイオード３７の双方がオープン故障している可能性がある場合、昇圧用スイッチング素子３４のオンオフ制御を行わない処理である。従って、診断ユニット１８が行う診断処理によれば、降圧用スイッチング素子３６及び昇圧用ダイオード３７の故障が昇圧用スイッチング素子３４に波及することがない形で、双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２内の各種素子の状態を診断することができる。

《変形例》
上記した電力変換装置１０は、各種の変形を行えるものである。例えば、電力変換装置１０を、サーキットブレーカー１５を備えず、装置外に配置されたサーキットブレーカー１５を介して蓄電池６２と接続される装置に変形することが出来る。また、太陽電池アレイ６０の出力電圧が蓄電池６２の出力電圧Ｖｂａｔよりも高い場合には、診断処理を、Ｖ２上昇制御が行われない処理に変形することが出来る。

電力変換装置１０を、図４に示したように、蓄電池６２と双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路１２との間の接続をオン／オフできるリレー４４を備えた装置に変形することも出来る。また、電力変換装置１０を、このような装置に変形する場合には、診断処理を、ステップＳ１０２で、リレー４１ではなく、リレー４４がオフされる処理に変形することが出来る。

電力変換装置１０を、ＩＧＢＴ以外のスイッチング素子（例えば、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ）が用いられた装置や、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３を備えない装置（直流電圧を出力する装置）や、太陽電池アレイ６０ではない発電装置（燃料電池等）に接続されて使用される装置に変形しても良いことは当然のことである。

１０ 電力変換装置
１１ 単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路
１２ 双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路
１３ ＤＣ／ＡＣ変換回路
１６ ヒューズ
１７ 接続部
１８ 制御ユニット
２１ 入力端子
２２、２８ コンデンサ
２３、３３ リアクトル
２４ スイッチング素子
２５、４２ ダイオード
２６ 出力端子
３１ 第１入出力端子
３２ 平滑コンデンサ
３４ 昇圧用スイッチング素子
３５ 降圧用ダイオード
３６ 降圧用スイッチング素子
３７ 昇圧用ダイオード
３８ 第２入出力端子
４３ 突入防止抵抗
５１〜５４ 電圧センサ
６０ 太陽電池アレイ
６２ 蓄電池
６４ 交流負荷
６６ 系統

Claims (6)

1. 発電装置の出力電圧が入力される入力端子対と、直流負荷に接続される出力端子対と、スイッチング素子とを備え、前記スイッチング素子をオンオフ制御すると、前記入力端子対からの入力電圧を昇圧して前記出力端子対から出力する単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路と、
   昇圧される電圧の入力端子対であると共に降圧された電圧の出力端子対である第１入出力端子対と、降圧される電圧の入力端子対であると共に昇圧された電圧の出力端子対である第２入出力端子対と、前記第１入出力端子対に並列接続された平滑コンデンサと、昇圧動作時にオンオフ制御される昇圧用スイッチング素子と、降圧動作時にオンオフ制御される降圧用スイッチング素子と、前記昇圧用スイッチング素子の両端に並列接続された降圧用ダイオード、前記降圧用スイッチング素子の両端に並列接続された昇圧用ダイオードを含み、前記第２入出力端子対が前記単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記出力端子対に並列接続された非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路と、
   蓄電池と前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記第１入出力端子対との間を接続する接続部であって、前記蓄電池と前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路との間の接続状態を、前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の平滑コンデンサの両端間の電圧であるコンデンサ電圧が前記蓄電池の出力電圧に依存しない第１状態と、前記コンデンサ電圧が前記蓄電池の出力電圧に依存する第２状態とに制御可能な接続部と、
   前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記昇圧用スイッチング素子及び前記昇圧用スイッチング素子、前記単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記昇圧用スイッチング素子のいずれもがオフとなっているときに、診断処理を行う診断ユニットと、
   を備え、
   前記診断ユニットが行う前記診断処理が、
   前記接続部によって前記蓄電池と前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路との間の接続状態が前記第１状態に制御されている状況下において、前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがショート故障していないことを確認した後、前記降圧用スイッチング素子のオンオフ制御で前記コンデンサ電圧を上昇させることが出来るか否かを検査することにより前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがオープン故障しているか否かを判断し、前記降圧用スイッチング素子及び前記昇圧用ダイオードがオープン故障していないと判断した場合には、前記昇圧用スイッチング素子のオンオフ制御で前記コンデンサ電圧が減少するか否かを検査する検査処理により前記昇圧用スイッチング素子がオープン故障しているか否かを判断し、前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがオープン故障していると判断した場合には、前記検査処理を行うことなく終了する処理である
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記診断処理が、前記状況下において、前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記降圧用スイッチング素子のオンオフ制御及び前記単方向ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記スイッチング素子のオンオフ制御で前記コンデンサ電圧を前記蓄電池の出力電圧よりも大きくできるか否かを検査することにより前記降圧用スイッチング素子及び／又は前記昇圧用ダイオードがオープン故障しているか否かを判断する処理である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路が、過度量の電流が流れることを防止するためのサーキットブレーカー及び／又はヒューズを介して前記蓄電池と接続されており、
   前記診断処理が、まず、前記診断処理開始時の前記コンデンサ電圧に基づき、前記昇圧用スイッチング素子及び／又は降圧用ダイオードがショート故障しているか否かを判断し、前記昇圧用スイッチング素子及び／又は降圧用ダイオードがショート故障していると判断した場合には終了する処理である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 前記第１状態が、前記蓄電池からの電流が前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路にダイオードを介して流入する状態であり、前記第２状態が、前記蓄電池からの電流が当該ダイオードを介さずに前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路に流入する状態である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 前記第１状態が、前記蓄電池からの電流が前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路に流入しない状態であり、前記第２状態が、前記蓄電池からの電流が前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路に流入する状態である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
6. 前記直流負荷としてのＤＣ／ＡＣ変換回路をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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